(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形可能なシートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
前記シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、
前記シートから離間している前記閉空間形成体の凹部内に負圧を作用させながら前記閉空間形成体を前記シートの方へ移動させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させて成形する差圧成形手段とを備えることを特徴とする差圧成形装置。
【請求項２】
前記差圧成形手段は、前記凹部内に作用させる負圧を調整するための負圧調整手段と、前記シート保持部で保持されたシートにおける前記一面側への膨らみと前記他面側への膨らみの少なくとも一方を検出する検出手段とを有し、該検出した前記一面側への膨らみと前記他面側への膨らみの少なくとも一方を減らすように前記負圧調整手段で前記凹部内に作用させる負圧を調整することを特徴とする請求項１に記載の差圧成形装置。
【請求項３】
成形可能なシートを加熱するためのシート加熱装置と、
所定のシート供給位置でシート保持部により前記シートを保持して前記シート加熱装置へ搬送し、加熱された前記シートをさらに所定の差圧成形位置へ搬送するシート保持手段と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの一面に対向する凹部を有し、該シートの一面側に配置された閉空間形成体と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、
前記差圧成形位置に前記加熱されたシートが搬送されたときに前記シートから離間している前記閉空間形成体の凹部内に負圧を作用させながら前記閉空間形成体を前記シートの方へ移動させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間に圧空を供給して前記シートを前記成形型に密接させて成形する差圧成形手段とを備えることを特徴とする差圧成形装置。
【請求項４】
成形可能なシートを差圧成形して成形シートを製造する差圧成形シート製造方法であって、
前記シートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
前記シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、を用い、
前記シートから離間している前記閉空間形成体の凹部内に負圧を作用させながら前記閉空間形成体を前記シートの方へ移動させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させて成形することを特徴とする差圧成形シート製造方法。
【請求項５】
成形可能なシートを差圧成形して成形シートを製造する差圧成形シート製造方法であって、
前記シートを加熱するためのシート加熱装置と、
所定のシート供給位置でシート保持部により前記シートを保持して前記シート加熱装置へ搬送し、加熱された前記シートをさらに所定の差圧成形位置へ搬送するシート保持手段と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの一面に対向する凹部を有し、該シートの一面側に配置された閉空間形成体と、
前記差圧成形位置にあるときの前記シートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、を用い、
前記差圧成形位置に前記加熱されたシートが搬送されたときに前記シートから離間している前記閉空間形成体の凹部内に負圧を作用させながら前記閉空間形成体を前記シートの方へ移動させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間に圧空を供給して前記シートを前記成形型に密接させて成形することを特徴とする差圧成形シート製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形可能なシートを差圧成形する差圧成形装置、及び、差圧成形シート製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧空成形や真空成形等の差圧成形は、加熱された被成形シートの一面側と他面側の圧力に差を設ける熱成形として知られている。被成形シートの差圧成形装置として、被成形シートの加熱装置、被成形シートの搬送装置、成形位置上方の圧空ボックス、成形位置下方の成形型、及び、圧空ボックス内への圧空供給エア回路を備える圧空成形装置が知られている。この圧空成形装置の搬送装置は、被成形シートの縁部を把持するクランプ手段を有し、このクランプ手段で保持された被成形シートを加熱装置から成形位置へ搬送する。圧空成形装置は、圧空ボックスを下降させて加熱後の被成形シートに接触させ、成形型を上昇させ、圧空ボックス内へ圧空を供給して被成形シートを成形型に密接させて成形する。
【０００３】
特許文献１に記載の圧空成形装置は、圧空ボックス内に熱風を供給する熱風供給装置を備えている。この圧空成形装置は、下型と圧空ボックスとが離間している時から圧空ボックス内に熱風を供給しており、圧空ボックス内から下方へ熱風が吹き出されている。従って、シートクランプによって四辺が固定された成形用シートが下型と圧空ボックスとの間に搬入された時から、圧空ボックス内からの熱風により成形用シートが加熱される。その後、下型と圧空ボックスとが近接すると、圧空ボックス内に供給される熱風により成形用シートが下型に密接して賦形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７８９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２４（ａ），（ｂ）に示すように、圧空ボックス９４０が下降して加熱後の被成形シート９９１に接触するとき、圧空ボックス下側の空気が下降流となり、クランプ手段９２０に把持された被成形シート９９１が下方へ膨らんでしまう。成形のサイクルタイムを短縮しようとして圧空ボックス９４０の下降速度を上げると、軟化した被成形シート９９１の下方への膨らみが大きくなってしまい、図２４（ｃ）に示すように、成形型９３０を上昇させた時に被成形シート９９１の余りが多くなり、圧空供給時にシート余りが皺となったりエア溜まりが残ったりしてしまう。このエア溜まりとは、圧空成形時に成形型９３０と成形シート９９２との間にエアが残る現象である。圧空ボックス９４０の下降速度を下げるとシート余りが少なくなるものの、成形のサイクルタイムが長くなってしまう。すると、圧空を供給するまでに被成形シート９９１の温度低下が大きくなり、この温度低下を小さくするために加熱装置の温度を上げると、被成形シート９９１の下方への膨らみが大きくなってしまう。被成形シート９９１が薄いと、このような現象が顕著となってくる。被成形シート９９１が印刷シートであると、シート余りによる成形品の印刷位置のずれとなってしまう。
【０００６】
特に特許文献１記載の圧空成形装置は、下型と圧空ボックスとが近接する前に圧空ボックス内から下方へ熱風が吹き出されているため、軟化する成形用シートが下方へ膨らみ易い。従って、シート余りを少なくするために圧空ボックスの下降速度をさらに下げる必要があり、成形のサイクルタイムがさらに長くなってしまう。
【０００７】
以上を鑑み、本発明は、差圧成形のサイクルタイムを短縮することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の差圧成形装置は、成形可能なシートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
前記シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、
前記シートから離間している前記閉空間形成体の凹部内に負圧を作用させながら前記閉空間形成体を前記シートの方へ移動させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させて成形する差圧成形手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、成形可能なシートを差圧成形して成形シートを製造する差圧成形シート製造方法であって、
前記シートをシート保持部で保持するシート保持手段と、
前記シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、
前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、を用い、
前記シートから離間している前記閉空間形成体の凹部内に負圧を作用させながら前記閉空間形成体を前記シートの方へ移動させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させて成形することを特徴とする。
【００１０】
すなわち、閉空間形成体の凹部内に負圧が作用した状態で閉空間形成体がシートの方へ移動するので、閉空間形成体の移動による空気の流れが弱くなり、シートの成形型側への膨らみが減る。これにより、差圧供給時のシート余りが少なくなり、閉空間形成体の移動速度を上げることができ、差圧成形のサイクルタイムを短縮することができる。
【００１１】
ここで、上記差圧成形には、圧空成形、真空成形、圧空と真空を併用する圧空真空成形、が含まれる。
上記シート保持手段には、シートの縁部を把持して保持するクランプ手段、シートの縁部を突き刺して保持する突き刺し手段、等が含まれる。
上記圧力は、絶対圧とする。上記負圧は、大気圧よりも低いエア圧（絶対圧）であればよく、いわゆる真空圧のみならず、いわゆる減圧のエア圧も含まれる。従って、上記凹部内に負圧を作用させることには、凹部内を負圧源に接続することのみならず、凹部内の空気を外部へ吸引することも含まれる。
上記閉空間形成体で形成される成形前空間は、常時密閉された空間ではなく、圧力を変えるためのエア経路が接続された空間を意味する。従って、上記閉空間形成体で形成される成形前空間は、減圧経路、圧空経路、大気への開放と大気からの遮断とを切り替える経路、等が接続されてもよい。
上記閉空間形成体と上記成形型との間にクランプ部材等の部材が設けられてもよい。
上述した、成形前空間の圧力よりもシートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けることには、成形前空間に圧空を供給すること、シートの他面側を減圧すること、成形前空間に圧空を供給しながらシートの他面側を減圧すること、のいずれも含まれる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、成形のサイクルタイムを短縮することが可能な差圧成形装置を提供することができる。
請求項２に係る発明では、閉空間形成体を近付けたときのシートの平たさを調節する作業を軽減することができる。
請求項３に係る発明では、成形のサイクルタイムを短縮するのに好適な差圧成形装置を提供することができる。
請求項４に係る発明では、成形のサイクルタイムを短縮することが可能な差圧成形シート製造方法を提供することができる。
請求項５に係る発明では、成形のサイクルタイムを短縮するのに好適な差圧成形シート製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る差圧成形装置２を有する差圧成形品製造システム１を例示する正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る差圧成形装置２を例示する正面図である。
【図３】差圧成形装置２の要部を例示する平面図である。
【図４】シート保持部２１を取り付けたクランプチェーン２４の要部を例示する斜視図である。
【図５】成形部３を例示する垂直断面図である。
【図６】上テーブル３８とともに閉空間形成体３０を例示する底面図である。
【図７】下テーブル４８とともに成形型４０を例示する平面図である。
【図８】差圧成形装置２の電気回路構成の概略を例示するブロック図である。
【図９】差圧成形装置２の動作を例示するタイミングチャートである。
【図１０】シートＳ１の一面Ｓ１ａと凹部３２とで囲まれた成形前空間ＳＰ１を形成した状態の成形部３を例示する垂直断面図である。
【図１１】閉空間形成体３０と成形型４０とを近接させてシートＳ１を差圧成形した状態の成形部３を例示する垂直断面図である。
【図１２】閉空間形成体３０と成形型４０とを離間させた状態の成形部３を例示する垂直断面図である。
【図１３】製品Ｓ３の外観を例示する斜視図である。
【図１４】変形例に係る差圧成形品製造システム１Ａを示す正面図である。
【図１５】シートＳ１の膨らみの検出手段６６を設けた変形例の成形部３を示す垂直断面図である。
【図１６】変形例に係る差圧成形装置の電気回路構成の概略を示すブロック図である。
【図１７】変形例に係る差圧成形装置が行う負圧調整処理を示すフローチャートである。
【図１８】変形例に係る差圧成形装置が行う負圧調整処理を示すフローチャートである。
【図１９】上側のテーブルに成形型４０Ａを設けた変形例の成形部３を示す垂直断面図である。
【図２０】変形例に係る差圧成形装置の電気回路構成の概略を示すブロック図である。
【図２１】変形例に係る差圧成形装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図２２】変形例に係る差圧成形装置の動作を模式的に示す図である。
【図２３】変形例に係る差圧成形装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図２４】比較例に係る差圧成形装置の動作を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（１）差圧成形品製造システムの説明：
図１は、本発明の一実施形態に係る差圧成形装置２を有する差圧成形品製造システム１を例示する正面図である。図２は、差圧成形品製造システム１に含まれる差圧成形装置２を例示する正面図である。図３は、差圧成形装置２の要部を例示する平面図である。ここで、図１〜３の左から右へ向かう方向がシートＳ１，Ｓ２，Ｓ４の搬送方向Ｄ１であり、左側がシートＳ１，Ｓ２，Ｓ４の上流側、右側がシートＳ１，Ｓ２，Ｓ４の下流側である。
差圧成形品製造システム１は、シート供給装置４、シート保持手段２０、シート加熱装置１０、成形部３、トリミング装置５、製品搬送装置６、スクラップ回収装置７、を備え、制御盤８０の制御に従って動作する。
【００１５】
シート供給装置４は、被成形シートＳ１を巻いたロールＳ０をほどき、連続して繋がった連続シートＳ１を所定のシート供給位置Ｌ１へ向かう所定の搬送方向Ｄ１へ搬送する。シート保持手段２０は、シート供給装置４で搬送されたシートＳ１をシート供給位置Ｌ１で保持し、所定の差圧成形位置Ｌ２まで搬送方向Ｄ１へ搬送する。シート加熱装置１０は、シート供給位置Ｌ１と差圧成形位置Ｌ２との間に設置され、搬送中のシートＳ１を加熱する。成形部３は、加熱されたシートＳ１を差圧成形し、差圧成形シートＳ２（図１１参照）を離型してトリミング装置５へ送り出す。トリミング装置５は、差圧成形シートＳ２の縁部を所定の大きさに切断するトリミングを行い、図１３に示すような差圧成形品（製品Ｓ３）を製品搬送装置６の方へ送り出す。製品搬送装置６は、製品Ｓ３を所定の取出位置へ搬送する。スクラップ回収装置７は、製品Ｓ３の周囲にある差圧成形シートＳ２から生じるスクラップシートＳ４をシートＳ１に繋がった状態で搬送方向Ｄ１に移送して回収する。図１に示すスクラップ回収装置７は、回転モーター等で構成され、制御盤８０の制御に従ってスクラップシートＳ４の巻取軸を回転駆動してスクラップシートＳ４を所定の回転方向に巻き取る。シート供給装置４のシート供給動作、シート保持手段２０のシートを保持して搬送する動作、成形部３の成形動作、トリミング装置５のトリミング動作、製品搬送装置６の製品搬送動作、及び、スクラップ回収装置７の巻き取り動作は、同期して間欠的に行われる。
【００１６】
（２）差圧成形装置の説明：
差圧成形装置２は、成形可能なシートＳ１を差圧成形する。図２〜１２に示す差圧成形装置２は、シートＳ１に対していわゆる圧空真空成形、すなわち、真空と圧空を併用する差圧成形を行う。むろん、差圧成形装置２は、シートＳ１に対して真空成形のみ行ってもよいし、シートＳ１に対して圧空成形のみを行ってもよい。
差圧成形装置２の基本部分は、シート保持手段２０、閉空間形成体３０、成形型４０、差圧成形手段６０、からなる。図１，２に例示した差圧成形装置２は、閉空間形成体３０及び成形型４０が成形部３に含まれるとともに、差圧成形手段６０が成形部３と制御盤８０とで構成されている。
【００１７】
シート保持手段２０は、シートＳ１をシート保持部２１で保持する。閉空間形成体３０は、シート保持部２１で保持されたシートＳ１の一面Ｓ１ａに対向した凹部３２を有する。成形型４０は、シート保持部２１で保持されたシートＳ１の他面Ｓ１ｂ側に配置され、凹部３２に対向している。差圧成形手段６０は、凹部３２内に負圧を作用させながら閉空間形成体３０をシートＳ１の方へ移動させてシートＳ１の一面Ｓ１ａと凹部３２とで囲まれた成形前空間ＳＰ１を形成し、成形前空間ＳＰ１の圧力よりもシートＳ１の他面Ｓ１ｂ側の圧力が低くなる差圧を設けてシートＳ１を成形型４０に密接させて成形する。凹部３２内に負圧が作用した状態で閉空間形成体３０がシートＳ１の方へ移動するので、シートＳ１の膨らみが減り、差圧成形のサイクルタイムを短縮するために閉空間形成体３０の移動速度を上げることができる。
【００１８】
成形可能なシートＳ１は、熱可塑性シートなど差圧成形可能な種々の被成形シートを用いることができ、熱可塑性樹脂等の樹脂のみからなる樹脂シートでも、樹脂に充てん材等の添加剤が添加された材質からなるシートでもよく、単層シートでも、異なる材質をラミネートした積層シートでもよい。シートＳ１の素材には、ポリエチレン（Polyethylene）、ポリプロピレン（Polypropylene）、ポリスチレン（Polystyrene）、ポリ塩化ビニル（Poly (vinyl chloride)）、ＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile-butadiene-styrene resin）、ポリエチレンテレフタレート（Poly (ethylene terephthalate)）、ポリカーボネート（Polycarbonate）、ポリアミド（Polyamide）、アクリル樹脂（Acrylic resin）、これらの組み合わせ、等を利用可能である。
以下、シートＳ１に熱可塑性シートを用いるものとして説明する。
【００１９】
本実施形態の差圧成形品製造システム１は、製品Ｓ３として電化製品の操作パネルなど表面に文字や絵等の絵柄を有する薄物の差圧成形品を製造するのに好適な構成を有している。印刷や蒸着等により絵柄を表面に設けた被成形シート（「絵柄シート」と呼ぶことにする）は、絵柄の位置に合わせて差圧成形する必要があるため、成形の位置ずれを少なくする必要がある。差圧成形装置２は、精度良く差圧成形をする必要がある印刷シート等の絵柄シートを短いサイクルタイムで差圧成形するのに好適である。
図３には、シートＳ１として模様が印刷された印刷シートが例示されている。この印刷シートは、搬送方向Ｄ１の位置を合わせるための目印Ｓ１１が各模様に合わせた位置に印刷され、印刷面を上側に向けて搬送される。制御盤８０のＩ／Ｏ（入出力）回路８２ｚには、目印Ｓ１１を検出するための位置検出センサー２６が接続されている。目印Ｓ１１を有する絵柄シートが用いられる場合、制御盤８０は、位置検出センサー２６の検出信号を入力し、目印Ｓ１１の位置に合わせてシートＳ１，Ｓ２を間欠的に移動させることが可能である。
【００２０】
また、薄物シートは、加熱後に温度が低下し易い。従って、薄物シートを加熱して差圧成形位置へ搬入して差圧成形する場合、絵柄が無くても短いサイクルタイムで差圧成形するのが好ましい。本差圧成形装置２は、薄物シートを短いサイクルタイムで差圧成形するのに好適である。被成形シートＳ１は、シート状ないしフィルム状になっていればよく、１〜２ｍｍ程度、０．２５〜１ｍｍ程度、等、様々な厚みとすることが可能であり、０．２５ｍｍ程度以下のフィルムでもよい。むろん、２ｍｍ程度よりも厚い厚物シートの差圧成形にも、本発明を適用可能である。
本実施形態の差圧成形装置２は、ロール状シート（連続シート）に対して繰り返し差圧成形する。むろん、１回の差圧成形に必要な長さに切断されたカットシートの差圧成形にも、本発明を適用可能である。
【００２１】
本実施形態の差圧成形手段６０は、離型手段７０を有する。離型手段７０は、成形型４０に密接した成形シートＳ２の他面Ｓ２ｂ側を大気圧以上とし、閉空間形成体３０と成形型４０とを離間させて成形シートＳ２を離型する。ここで、閉空間形成体３０と成形型４０とを近接又は離間させることには、閉空間形成体３０のみを移動させること、成形型４０のみを移動させること、閉空間形成体３０と成形型４０の両方を移動させること、のいずれも含まれる。
本実施形態の差圧成形装置２は、さらに、シート加熱装置１０を備える。シート加熱装置１０は、シート供給位置Ｌ１から差圧成形位置Ｌ２へ搬送される途中のシートＳ１を加熱して軟化させる。
【００２２】
次に、本実施形態の差圧成形装置２をより具体的に説明する。
シート加熱装置１０は、ヒーター１１を有し、搬送中の熱可塑性のシートＳ１を溶融しない範囲で軟化する温度以上に輻射加熱する。ヒーター１１は、シートＳ１を加熱軟化させることができる加熱能力があればよく、シートＳ１の性質に応じて加熱能力を設定すればよい。
【００２３】
シート保持手段２０は、シート供給位置Ｌ１でシート保持部２１によりシートＳ１を保持してシート加熱装置１０へ搬送し、加熱されたシートＳ１をさらに閉空間形成体３０と成形型４０との間の差圧成形位置Ｌ２へ搬送する。
【００２４】
図３は、シート保持手段２０の例を上から見て示している。このシート保持手段２０は、シートＳ１，Ｓ２の幅方向Ｄ２の両縁部Ｓ１ｃ，Ｓ１ｃに沿って設置された一対のクランプチェーン（搬送手段）２４，２４のそれぞれにシート保持部２１が取り付けられて構成されている。各クランプチェーン２４は、無端チェーン２４ｂの外リンク２４ｃのアタッチメント部にシート保持部２１が取り付けられている。無端チェーン２４ｂは、搬送用モーター２４ａで周回駆動される。搬送用モーター２４ａは、サーボモーターとされ、制御盤８０の制御に従って無端チェーン２４ｂを断続的に周回駆動する。
【００２５】
図４は、シート保持部２１の例を示す斜視図である。このシート保持部２１は、台座２１ａ、傾動部材２１ｂ、円柱状の支軸部材２１ｃ、ローラ２１ｄ、引張コイルばね２１ｅ，２１ｅ、を備えている。アタッチメント部に固定された台座２１ａは、シートＳ１，Ｓ２の縁部Ｓ１ｃを載置する。傾動部材２１ｂは、台座２１ａの上面２１ａ１に対向する突部２１ｂ１を有し、台座２１ａの軸２１ａ２に対して傾動可能に取り付けられている。支軸部材２１ｃは、傾動部材２１ｂの上面から上方へ突出している。ローラ２１ｄは、支軸部材２１ｃの先端部に対して回転可能に取り付けられている。ばね２１ｅ，２１ｅは、弾性力に抗して引っ張った状態で一端を台座２１ａに取り付け他端を傾動部材２１ｂに取り付けたコイルばねであり、傾動部材２１ｂを起立させる向きに付勢する。
【００２６】
ローラが何も接触していない場合、シート縁部Ｓ１ｃを載置した台座の上面２１ａ１に傾動部材の突部２１ｂ１が突き立てられ、シート縁部Ｓ１ｃがシート保持部２１に挟持される。一方、シートＳ１がクランプチェーン２４に搬入されるシート供給位置Ｌ１、及び、成形シートＳ２がクランプチェーン２４から解放される位置には、ローラ２１ｄを押して傾動部材２１ｂを傾けさせる壁部２１ｚが設けられている。これにより、クランプチェーン２４に搬入される位置でシートの両縁部Ｓ１ｃ，Ｓ１ｃが保持され、クランプチェーン２４から解放される位置でスクラップシートの両縁部Ｓ１ｃ，Ｓ１ｃが解放される。
【００２７】
以上より、本差圧成形装置２は、連続成形に好適である。
むろん、シート保持手段２０は、上述したクランプ手段の他、シートの縁部を突き刺して保持する突き刺し手段等でもよい。
【００２８】
シートＳ１，Ｓ２の搬送方向Ｄ１は、水平方向としてシートＳ１，Ｓ２が安定して搬送されるようにしているが、水平方向から上方向や下方向へずれた方向でも、鉛直上方向でも、鉛直下方向でもよい。
【００２９】
閉空間形成体３０は、図２，５，６に示すように、差圧成形位置Ｌ２にあるときのシートＳ１の一面Ｓ１ａに対向する凹部３２を有し、該シートの一面Ｓ１ａ側に配置されている。閉空間形成体３０は、いわゆる圧空ボックスであり、下面に凹部３２の開口３２ａを有する箱状に形成され、凹部３２の周囲３３となる下面が成形型４０とでシートＳ１を挟む挟持面３３ａとされている。雄型を含む様々な成形型を用いて圧空成形（圧空真空成形を含む）をするため、閉空間形成体３０と成形型４０とが近接したときに凹部３２の内面と成形型４０の成形面４２ａとの間に空間が生じるようにされている。すなわち、凹部３２の内面形状は成形面４２ａの形状とは異なっており、凹部３２の内面が間隔を空けて成形面４２ａを覆うようにされている。
閉空間形成体３０の上部には、凹部３２から上負圧供給エア回路６１及び上圧空供給エア回路６２に繋がる差圧供給エア経路３４と、凹部３２から上開放エア回路６３に繋がる開放エア経路３５とが形成されている。
【００３０】
閉空間形成体３０は、閉空間形成体側テーブルとなる上テーブル３８の下面に取り付けられて固定されている。上テーブル３８は、上下双方向へ移動可能に設けられ、閉空間形成体駆動装置３９に駆動される。閉空間形成体駆動装置３９は、差圧成形位置Ｌ２にあるシート保持部２１に対して上テーブル３８を近接及び離間させる。
【００３１】
成形型４０は、図２，５，７に示すように、凹部３２に対向した凸部４２を有する雄型とされ、差圧成形位置Ｌ２にあるときのシートＳ１の他面Ｓ１ｂ側に配置されている。成形型の凸部４２の表面は、シートＳ１を密接させる成形面４２ａとされている。成形面４２ａには、下負圧供給エア回路６４、下開放エア回路６５、及び、離型エア供給回路７１に繋がるエア経路４４の孔４４ａが形成されている。成形型４０は、凸部４２を有する型本体が基部材に取り付けられて固定されたものでもよいし、型側テーブルに直接取り付けられる型のみで構成されてもよい。
【００３２】
成形型４０は、型側テーブルとなる下テーブル４８の上面に取り付けられて固定されている。下テーブル４８は、上下双方向へ移動可能に設けられ、成形型駆動装置４９に駆動される。成形型駆動装置４９は、閉空間形成体３０に対して下テーブル４８を近接及び離間させる。
【００３３】
なお、テーブル３８，４８を上下方向へ移動させる機構には、リンク機構、クランク機構、ボールねじ機構、ラックとピニオンを組み合わせた機構、油圧シリンダのようなシリンダを用いた機構、等を用いることができる。
また、シート保持部２１、閉空間形成体３０、及び、成形型４０の主要部分は、金属等で形成することができる。
【００３４】
差圧成形手段６０は、各種駆動装置３９，４９、各種エア回路６１〜６５、制御盤８０、等で構成される。上負圧供給エア回路６１は、閉空間形成体の凹部３２に繋がるエア経路３４に接続され、成形前空間ＳＰ１や成形後空間ＳＰ２を減圧することが可能である。
上負圧供給エア回路６１は、単に真空圧を供給するのみならず、例えばインバータ制御により凹部３２内に供給する負圧（真空圧を含む）を調整する圧力調整手段６１ａを有している。この圧力調整手段６１ａを操作して凹部３２内に供給する負圧を調整することにより、閉空間形成体３０を近付けた時のシートＳ１の平たさを容易に調節することができる。上負圧供給エア回路６１から閉空間形成体の差圧供給エア経路３４に至る負圧経路には、例えば負圧経路の断面積を変更して流れるエアの流量を調整する負圧流量調整手段６１ｂが設けられている。この負圧流量調整手段６１ｂを操作して負圧経路のエアの流量を調整することにより、閉空間形成体３０を近付けた時のシートＳ１の平たさを容易に調節することができる。すなわち、圧力調整手段６１ａや負圧流量調整手段６１ｂは、凹部３２内に作用させる負圧を調整するための負圧調整手段を構成する。
【００３５】
上圧空供給エア回路６２は、閉空間形成体の差圧供給エア経路３４に接続され、成形前空間ＳＰ１に圧空を供給することが可能である。
上開放エア回路６３は、閉空間形成体の凹部３２に繋がるエア経路３５に接続され、大気への開放と大気からの遮断とを切り替えることが可能である。
【００３６】
下負圧供給エア回路６４は、成形面４２ａに繋がるエア経路４４に接続され、シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側を減圧することが可能である。下負圧供給エア回路６４は、単に真空圧を供給するのみならず、インバータ制御によりシートの他面Ｓ１ｂ側に供給する負圧を調整可能である。
下開放エア回路６５は、エア経路４４に接続され、大気への開放と大気からの遮断とを切り替えることが可能である。
【００３７】
差圧成形手段６０は、まず、閉空間形成体３０をシートＳ１の方へ移動させるが、その際、図５に示すように凹部３２内に負圧を作用させる。これにより、図１０に示すように、シートＳ１の膨らみを減らした状態でシートＳ１の一面Ｓ１ａと凹部３２とで囲まれた成形前空間ＳＰ１を形成する。ここで、成形前空間ＳＰ１は、常時密閉された空間ではなく、エア経路３４，３５が接続された空間を意味する。
【００３８】
さらに、差圧成形手段６０は、図１１に示すように、閉空間形成体３０と成形型４０とを近接させてシートＳ１の他面Ｓ１ｂに凸部４２を挿入させ、シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側を減圧するとともに成形前空間ＳＰ１に圧空ＰＡ１を供給し、成形前空間ＳＰ１の圧力よりもシートＳ１の他面Ｓ１ｂ側の圧力が低くなる差圧を設ける。シートの他面Ｓ１ｂ側に供給する負圧は、大気圧（約０．１ＭＰａ）よりも低くされ、絶対圧で、例えば、０．０５ＭＰａ以下、０．０４ＭＰａ以下、０．０３ＭＰａ以下、０．０２ＭＰａ以下、０．０１ＭＰａ以下、とされる。成形前空間ＳＰ１に供給する圧空ＰＡ１の圧力は、大気圧よりも高くされ、絶対圧で、例えば、０．２〜２ＭＰａ程度とされる。
以上により、シートＳ１は、成形型の成形面４２ａに密接し、差圧成形される。シートＳ１の差圧成形は、圧空真空成形のみならず、シートの他面Ｓ１ｂ側を減圧する真空成形のみでもよいし、成形前空間ＳＰ１に圧空ＰＡ１を供給する圧空成形のみでもよい。成形前空間ＳＰ１に圧空ＰＡ１が供給されることにより、高品質の差圧成形シートＳ２が得られる。
【００３９】
離型手段７０は、各種駆動装置３９，４９、上開放エア回路６３、離型エア供給回路７１、制御盤８０、等で構成される。離型エア供給回路７１は、成形面４２ａに繋がるエア経路４４に接続され、成形シートＳ２の他面Ｓ２ｂ側に圧空を供給することが可能である。離型手段７０は、成形型４０から圧空（図１１に示す離型エアＲＡ１）を供給し、閉空間形成体３０と成形型４０とを離間させて成形シートＳ２を離型する。離型エアＲＡ１の圧力は、大気圧よりも高くされ、絶対圧で、例えば、０．２〜２ＭＰａ程度とされる。
【００４０】
差圧成形シートＳ２は、離型後、シート保持部２１の保持から解放され、差圧成形位置Ｌ２からトリミング装置５へ搬送されて、所定の大きさに打ち抜かれる。得られる製品Ｓ３は、製品搬送装置６へ搬送され、さらに所定の取出位置へ搬送される。スクラップシートＳ４は、スクラップ回収装置７で回収される。成形シートＳ２を解放したシート保持部２１は、差圧成形位置Ｌ２からシート供給位置Ｌ１に戻される。
【００４１】
なお、シート保持部２１と閉空間形成体３０とを近接及び離間させる際には、閉空間形成体３０のみを移動させているが、シート保持部２１と閉空間形成体３０の両方を移動させてもよいし、シート保持部２１のみを移動させてもよい。
成形型４０と閉空間形成体３０とを近接及び離間させる際には、成形型４０と閉空間形成体３０の両方を移動させているが、成形型４０のみを移動させてもよいし、閉空間形成体３０のみを移動させてもよい。
【００４２】
図８は、制御盤８０を中心とした差圧成形装置２の電気回路構成を示している。制御盤８０には、シート加熱装置１０、搬送用モーター２４ａ、各種駆動装置３９，４９、各種エア回路６１，６２，６３，６４，６５，７１、位置検出センサー２６、等が電気的に接続されている。制御盤８０は、該制御盤全体の動作を制御する中央制御回路８１、シート加熱装置１０の温度を制御するシート加熱制御部８２ａ、搬送用モーター２４ａの動作を制御する搬送用モーター駆動制御部８２ｂ、閉空間形成体駆動装置３９の動作を制御する閉空間形成体駆動制御部８２ｃ、成形型駆動装置４９の動作を制御する成形型駆動制御部８２ｄ、上負圧供給エア回路６１の動作を制御する上負圧供給制御部８２ｅ、上圧空供給エア回路６２の動作を制御する上圧空供給制御部８２ｆ、上開放エア回路６３の動作を制御する上開放制御部８２ｇ、下負圧供給エア回路６４の動作を制御する下負圧供給制御部８２ｈ、下開放エア回路６５の動作を制御する下開放制御部８２ｉ、離型エア供給回路７１の動作を制御する離型エア供給制御部８２ｊ、位置検出センサー２６から検出信号を入力するＩ／Ｏ回路８２ｚ、情報出力部８４、操作部８５、等を備えている。
目印Ｓ１１を有する絵柄シートが用いられる場合、制御盤８０は、位置検出センサー２６からの入力信号に基づいてシートＳ１，Ｓ２を目印Ｓ１１の位置に合わせて間欠的に移動させる。絵柄の無い被成形シートが用いられる場合、制御盤８０は、シートＳ１，Ｓ２を所定の間隔で間欠的に移動させる。
【００４３】
中央制御回路８１は、内部のバスに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８１ａ、半導体メモリ８１ｂ，８１ｃ、タイマ回路８１ｄ、不揮発性メモリ８１ｅ、等が接続された回路とされている。ＣＰＵ８１ａは、ＲＯＭ（Read Only Memory）８１ｂや不揮発性メモリ８１ｅに記録された制御プログラムに基づいてＲＡＭ（Random Access Memory）８１ｃをワークエリアとして利用しながら差圧成形装置２の各部を制御する。
情報出力部８４は、例えばディスプレイや音声出力器やプリンタで構成され、利用者から操作入力を受け付けた各種設定の内容や差圧成形装置２の運転状況を表す各種情報を表示等により出力する。操作部８５は、例えば複数のボタンで構成され、利用者から操作入力を受け付ける。
【００４４】
（３）差圧成形装置の動作、並びに、作用及び効果：
本実施形態の制御盤８０は、図９に示すタイミングチャートに従って製品Ｓ３を製造する処理を行う。以下、差圧成形装置２の動作、並びに、作用及び効果を説明する。
なお、図５に示すように、閉空間形成体３０は所定の離間位置Ｌ１１にあり、成形型４０は所定の離間位置Ｌ１２にあり、エア回路６１，６２，６４，７１は動作しておらず、開放エア回路６３，６５は遮断状態であるものとする。
【００４５】
まず、制御盤８０は、シート加熱装置１０でシートＳ１の加熱が完了するタイミングで搬送用モーター２４ａを駆動させ、シート保持部２１によりシートＳ１を保持した状態で加熱軟化したシートＳ１を差圧成形位置Ｌ２へ搬送させる（タイミングt1〜t2）。このとき、シート供給位置Ｌ１でシート保持部２１により保持されたシートＳ１は、シート加熱装置１０の方へ搬送される。
【００４６】
その後、制御盤８０は、閉空間形成体駆動装置３９を駆動させて上テーブル３８を所定の近接位置Ｌ１３まで下降させるとともに、上テーブル３８の下降中に上負圧供給エア回路６１で凹部３２内に負圧を供給する（タイミングt3〜t5）。このようにして、本差圧成形装置２は、凹部３２内に負圧を作用させながら閉空間形成体３０をシートＳ１の方へ移動させる。図５には、上テーブル３８の下降を開始させるタイミングt3における成形部３の様子が示されている。
むろん、上テーブル３８の下降タイミングと凹部３２内への負圧の供給タイミングは、ずれていてもよい。
【００４７】
閉空間形成体３０を下降させている途中から、制御盤８０は、成形型駆動装置４９を駆動させて下テーブル４８を所定の近接位置Ｌ１４まで上昇させる（タイミングt4〜t6）。下テーブル４８の上昇中にタイミングt5で閉空間形成体３０が近接位置Ｌ１３となり、図１０に示すように、シートＳ１の一面Ｓ１ａと凹部３２とで囲まれた成形前空間ＳＰ１が形成される。図１０に示す例では、閉空間形成体３０の下面（挟持面３３ａ）が近接位置Ｌ１３でシート保持部２１よりも下側とされている。むろん、閉空間形成体３０の近接位置Ｌ１３は、シートＳ１の性質等に応じて設定すればよい。
【００４８】
図５で示したように、閉空間形成体３０の凹部３２内に負圧が作用した状態で閉空間形成体３０がシートＳ１の方へ移動するので、閉空間形成体３０の下側にある空気の下降流が弱くなる。これにより、図１０に示すように、軟化したシートＳ１の下方への膨らみが少ない。
なお、閉空間形成体よりも先に成形型をシートに近付けると、シートが閉空間形成体側へ膨らむことになる。しかし、成形型をシートに近づける時にはシートの成形部分の周囲を押さえることができないので、成形面に負圧を作用させてもシートの閉空間形成体側への膨らみを解消することができない。
【００４９】
下テーブル４８が近接位置Ｌ１４となるタイミングt6において、制御盤８０は、下負圧供給エア回路６４で成形面４２ａに負圧を供給させ、シートの他面Ｓ１ｂ側の減圧を開始させる。このとき、成形面４２ａに比較的弱い負圧を作用させる副真空引きを行った後、成形面４２ａに強い負圧を作用させる本真空引きを行ってもよい。
以上によりシートＳ１が成形型４０の成形面４２ａに密接することになるが、制御盤８０は、上圧空供給エア回路６２で凹部３２内に圧空ＰＡ１（図１１参照）を供給してさらにシートＳ１を成形面４２ａに密接させる（タイミングt7〜t8）。圧空ＰＡ１の供給時には閉空間形成体３０と成形型４０とを離間させる向きの強い力が生じるため、タイミングt7の時点かタイミングt7の前に閉空間形成体３０と成形型４０とを型締めし、タイミングt8の後に閉空間形成体３０と成形型４０とを型締めから解放してもよい。このようにして、シートＳ１が差圧成形され、成形型４０上に成形シートＳ２が形成される。
【００５０】
図１０で示したように、閉空間形成体３０をシートＳ１に近付けた際にシートＳ１の下方への膨らみが少なくなっているので、成形型４０を上昇させた時のシートＳ１の余りが少なくなる。シート余りが少なくなれば、成形前空間ＳＰ１に圧空を供給した時に成形シートＳ２の皺やエア溜まりが生じ難くなり、絵柄シートの場合には差圧成形品の絵柄位置のずれが生じ難くなる。従って、本差圧成形装置２は、シートＳ１の方へ移動する閉空間形成体３０の速度を上げることができ、差圧成形のサイクルタイムを短縮することができる。
【００５１】
圧空ＰＡ１の供給を停止するタイミングt8において、制御盤８０は、上開放エア回路６３を開放状態に切り替えて成形後空間ＳＰ２を大気に開放させる。むろん、圧空ＰＡ１の供給の停止タイミングと成形後空間ＳＰ２の大気への開放タイミングは、ずれていてもよい。その後、制御盤８０は、上開放エア回路６３を遮断状態に切り替え、下負圧供給エア回路６４からの負圧の供給を停止させ、離型エア供給回路７１で成形型４０から離型エアＲＡ１（図１１参照）を供給させ、閉空間形成体駆動装置３９で上テーブル３８の上昇を開始させる（タイミングt9）。むろん、上開放エア回路６３の遮断タイミングと、成形型４０の負圧供給の停止タイミングと、離型エア供給の開始タイミングと、上テーブル３８の上昇の開始タイミングとは、ずれていてもよい。離型エアＲＡ１の供給の際には、比較的弱い離型エアを供給した後、比較的強い離型エアを供給してもよい。
【００５２】
タイミングt9〜t10において、制御盤８０は、閉空間形成体駆動装置３９で上テーブル３８を所定の離間位置Ｌ１１まで上昇させる。これにより、成形シートＳ２と閉空間形成体３０とが離間する。その後、図１２に示すように、制御盤８０は、成形型駆動装置４９で下テーブル４８を所定の離間位置Ｌ１２まで下降させる（タイミングt11〜t1）。すると、図１２に示すように、閉空間形成体３０と成形型４０とが離間し、一面Ｓ２ａ側を閉空間形成体３０に向けて他面Ｓ２ｂ側を成形型４０に向けた成形シートＳ２が離型する。
【００５３】
下テーブル４８の下降が停止するタイミングt1において、制御盤８０は、離型エア供給回路７１からの離型エアＲＡ１の供給を停止させ、差圧成形位置Ｌ２の成形シートＳ２の搬出を開始させる。差圧成形装置２は、シート保持部２１による成形シートＳ２の保持を解放し、図示しない搬送装置で該成形シートＳ２をトリミング装置５へ送り出す。トリミング装置５は、搬入された成形シートＳ２を所定の大きさにトリミングし、図１３に示すような製品Ｓ３を製品搬送装置６へ送り出す。製品搬送装置６は、搬入された製品Ｓ３を所定の取出位置へ搬送する。
以上で製造の１サイクルが終了し、以下、タイミングt1〜t11が繰り返されることにより、連続してシートＳ１から差圧成形シートＳ２が形成され、連続して製品Ｓ３が製造される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の差圧成形装置２及び差圧成形シート製造方法は、閉空間形成体３０が近付くことによるシートＳ１の成形型４０側への膨らみが減るので、差圧供給時のシート余りが少なくなる。従って、本技術は、閉空間形成体３０の移動速度を上げることができ、差圧成形のサイクルタイムを短縮することができる。本技術は、成形のサイクルタイム短縮により加熱後のシートの温度低下が少なくなるので、薄い被成形シートの差圧成形に好適である。本技術は、閉空間形成体を近付けたときのシートの平たさが維持されるので、印刷など絵柄の位置合わせのために高精度の成形が求められる製品に有効である。
【００５５】
なお、差圧成形時のシート余りを少なくするためには対向するシート保持部の間隔を拡げることが考えられるものの、間隔を拡げるための機構が複雑となって高価となるうえ、シートを均質に拡げるのは困難である。従って、意匠のある絵柄シートの場合には、成形の位置ずれが問題となる。
本実施形態の差圧成形装置２は、閉空間形成体３０に接続されるエア回路を利用することができるので、簡素な構成でシート余りによる皺やエア溜まりを抑制することができる。絵柄シートの場合には、シート余りによる絵柄のずれを抑制することができ、精度良く差圧成形することができる。また、エア溜まりを抑制することができるので、ショットブラストやサンドペーパー等による表面加工を施していない金型を成形型４０として用いることができる。
【００５６】
（４）変形例：
本発明は、種々の変形例が考えられる。
上述した動作の各タイミングの順番は、適宜、変更可能である。例えば、シート搬送終了のタイミングt2以前にタイミングt3の上テーブル３８の下降を開始してもよい。上テーブル３８の下降終了のタイミングt5以降にタイミングt4の下テーブル４８の上昇を開始してもよい。上テーブル３８の上昇終了のタイミングt10以前にタイミングt11の下テーブル４８の下降を開始してもよい。
上述した各部材は、複数の部材が組み合わされて構成されてもよい。
シートを間欠的にではなく連続して移動させる場合、閉空間形成体や成形型を搬送方向及びその反対方向に往復移動させることにより、本発明を適用することができる。
【００５７】
図１４は、被成形シートＳ１にカットシートを用いる変形例の差圧成形品製造システム１Ａの正面を示している。本システム１Ａのシート供給装置４は、所定のシートストック位置ＬＳ１に積み重ねられた被成形シートＳ１を一枚ずつ所定のシート供給位置Ｌ１へ搬送する。シート保持手段２０は、シート供給装置４で搬送されたシートＳ１をシート供給位置Ｌ１で保持し、所定の差圧成形位置Ｌ２まで所定の搬送方向Ｄ１へ搬送する。例えば、シート保持手段２０は、シート供給位置Ｌ１で下保持部材（シート保持部）と上保持部材（シート保持部）とを近接させてシートＳ１の両縁部を突き刺して保持し、この状態の上下の保持部材をシート加熱装置１０に通して差圧成形位置Ｌ２へ水平移動させる。また、シート保持手段２０は、差圧成形シートＳ２の離型後に下保持部材と上保持部材とを離間させ、この状態の上下の保持部材をシート供給位置Ｌ１に戻す。成形部３は、加熱されたシートＳ１を差圧成形し、差圧成形シートＳ２を離型してトリミング装置５へ送り出す。このとき、図５，１０で示したように、成形部３は、凹部３２内に負圧を作用させながら閉空間形成体３０をシートＳ１の方へ移動させてシートの一面Ｓ１ａと凹部３２とで囲まれた成形前空間ＳＰ１を形成する。これにより、閉空間形成体３０が近付くことによるシートＳ１の成形型４０側への膨らみが減り、差圧成形のサイクルタイムを短縮する効果が得られる。
なお、１枚のカットシートから形成する製品は、一つのみならず、複数でもよい。
【００５８】
また、シート保持部２１で保持されたシートＳ１における一面Ｓ１ａ側への膨らみと他面Ｓ１ｂ側への膨らみの少なくとも一方を検出する検出手段６６を差圧成形手段６０に設けてもよい。
図１５は、シートＳ１の膨らみの検出手段６６を設けた変形例の成形部３を示す垂直断面図である。本成形部３の閉空間形成体３０における凹部３２の内側面には、シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみが二点鎖線で示される上限位置ＬＵ１を超えているか否かを表す検出信号を生成する上限検出センサー６６ａ（検出手段６６）が設けられている。また、成形部３においてシートＳ１の幅方向Ｄ２の外側となる壁部の内側面には、シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみが二点鎖線で示される下限位置ＬＤ１を超えているか否かを表す検出信号を生成する下限検出センサー６６ｂ（検出手段６６）が設けられている。これらのセンサー６６ａ，６６ｂには、例えば光電式センサーを用いることができる。シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみが上限位置ＬＵ１を超えると、上限位置ＬＵ１に沿った光軸が遮断され、上限検出センサー６６ａが光軸遮断を表す検出信号を生成する。シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみが下限位置ＬＤ１を超えると、下限位置ＬＤ１に沿った光軸が遮断され、下限検出センサー６６ｂが光軸遮断を表す検出信号を生成する。
【００５９】
図１６は、本変形例の制御盤８０を中心とした差圧成形装置２の電気回路構成を示している。制御盤８０には、図８で示した各部が電気的に接続されている他、上限検出センサー６６ａ、下限検出センサー６６ｂ、圧力調整手段（負圧調整手段）６１ａ、負圧流量調整手段（負圧調整手段）６１ｂ、が電気的に接続されている。制御盤８０は、上限検出センサー６６ａから検出信号を入力するＩ／Ｏ回路８２ｙａ、下限検出センサー６６ｂから検出信号を入力するＩ／Ｏ回路８２ｙｂ、圧力調整手段６１ａの調整量を制御する圧力制御部８２ｋ、負圧流量調整手段６１ｂの調整量を制御する負圧流量制御部８２ｌ、を備えている。
【００６０】
図１７は、負圧流量調整手段（負圧調整手段）６１ｂを利用する負圧調整処理をフローチャートにより示している。本処理は、製品Ｓ３の製造を行っているときに繰り返し行われ、時分割処理により他の処理と並列して行われる。本変形例の差圧成形手段６０には、圧力調整手段６１ａが設けられていなくてもよい。
負圧調整処理を開始すると、制御盤８０は、いわゆる圧空ボックスである閉空間形成体３０がシートＳ１に近付いているか否かを判断する（ステップＳ１０２。以下、「ステップ」の記載を省略）。例えば、制御盤８０は、上テーブル３８が下降中であれば条件成立と判断してＳ１０４に処理を進め、上テーブル３８が下降中でなければ条件不成立と判断して負圧調整処理を終了する。
【００６１】
Ｓ１０４では、上限位置センサー６６ａからの検出信号に基づいて、シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみが上限位置ＬＵ１に到達しているか否かを判断する。シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみが上限位置ＬＵ１を超えていないことを表す検出信号が入力されている場合、制御盤８０は、処理をＳ１０８に進める。シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみが上限位置ＬＵ１を超えていることを表す検出信号が入力されている場合、制御盤８０は、シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみを減らすように負圧流量調整手段６１ｂの調整量を変更して凹部３２内に作用させる負圧の流量を減少させる（Ｓ１０６）。これにより、凹部３２内に作用する負圧が弱くなる。
Ｓ１０８では、下限位置センサー６６ｂからの検出信号に基づいて、シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみが下限位置ＬＤ１に到達しているか否かを判断する。シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみが下限位置ＬＤ１を超えていないことを表す検出信号が入力されている場合、制御盤８０は、負圧調整処理を終了する。シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみが下限位置ＬＤ１を超えていることを表す検出信号が入力されている場合、制御盤８０は、シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみを減らすように負圧流量調整手段６１ｂの調整量を変更して凹部３２内に作用させる負圧の流量を増加させ（Ｓ１１０）、Ｓ１０２に戻る。これにより、凹部３２内に作用する負圧が強くなる。
【００６２】
閉空間形成体３０が所定の離間位置Ｌ１１から所定の近接位置Ｌ１３まで移動している間、Ｓ１０２〜Ｓ１１０の処理が繰り返し行われる。これにより、シートＳ１の膨らみが下限位置ＬＤ１から上限位置ＬＵ１までの間に収まるように負圧流量調整手段６１ｂの調整量が自動的に変更され、凹部３２内に作用する負圧が調整される。これにより、負圧流量調整手段６１ｂの調整量を手動で変更して閉空間形成体３０を近付けたときのシートＳ１の平たさを調節する必要が無くなり、閉空間形成体３０を近付けたときのシートＳ１の平たさを調節する作業を軽減することができる。
【００６３】
また、図１８に示すように、圧力調整手段６１ａを利用してＳ１０６，Ｓ１１０の代わりにＳ１２２，Ｓ１２４の処理を行ってもよい。本変形例の差圧成形手段６０には、負圧流量調整手段６１ｂが設けられていなくてもよい。
本変形例の制御盤８０は、シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみが上限位置ＬＵ１を超えていることを表す検出信号が入力されている場合、シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみを減らすように圧力調整手段６１ａの調整量を変更して凹部３２内に作用させる負圧の絶対圧を増加させる（Ｓ１２２）。これにより、凹部３２内に作用する負圧が弱くなる。また、制御盤８０は、シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみが下限位置ＬＤ１を超えていることを表す検出信号が入力されている場合、シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみを減らすように圧力調整手段６１ａの調整量を変更して凹部３２内に作用させる負圧の絶対圧を減少させる（Ｓ１２４）。これにより、凹部３２内に作用する負圧が強くなる。
【００６４】
むろん、シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみが上限位置ＬＵ１を超えていることを表す検出信号が入力されている場合、シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみを減らすように圧力調整手段６１ａと負圧流量調整手段６１ｂの両方の調整量を変更してもよい。シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみが下限位置ＬＤ１を超えていることを表す検出信号が入力されている場合、シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみを減らすように圧力調整手段６１ａと負圧流量調整手段６１ｂの両方の調整量を変更してもよい。
また、先にＳ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１２４の処理を行った後にＳ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１２２の処理を行ってもよい。
さらに、下限検出センサー６６ｂが無くＳ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１２４の処理が無くても、シートＳ１の一面Ｓ１ａ側への膨らみが上限位置ＬＵ１を超えないように凹部３２内に作用する負圧が調整される。上限検出センサー６６ａが無くＳ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１２２の処理が無くても、シートＳ１の他面Ｓ１ｂ側への膨らみが下限位置ＬＤ１を超えないように凹部３２内に作用する負圧が調整される。
【００６５】
さらに、閉空間形成体３０と成形型４０の位置関係を逆にすることも可能である。
図１９は、閉空間形成体３０をシートＳ１の下側に配置し成形型４０をシートＳ１の上側に配置した変形例の差圧成形装置において成形部３を例示する垂直断面図である。本変形例では、閉空間形成体３０を固定したテーブル３８が下テーブルとされ、成形型４０を固定したテーブル４８が上テーブルとされている。また、雌型とされた成形型４０Ａが上側のテーブル４８の下面に取り付けられて固定されている。
【００６６】
図２０は、図１９に示す成形部３を有する差圧成形装置の電気回路構成の一例を示している。本変形例では、上負圧供給エア回路６１の代わりに下負圧供給エア回路１６１が設けられ、上負圧供給制御部８２ｅの代わりに下負圧供給制御部１８２ｅが設けられ、上圧空供給エア回路６２の代わりに下圧空供給エア回路１６２が設けられ、上圧空供給制御部８２ｆの代わりに下圧空供給制御部１８２ｆが設けられ、上開放エア回路６３の代わりに下開放エア回路１６３が設けられ、上開放制御部８２ｇの代わりに下開放制御部１８２ｇが設けられている。
【００６７】
また、本変形例では、図８の下負圧供給エア回路６４に相当する上負圧供給エア回路が設けられておらず、図８の下開放エア回路６５に相当する上開放エア回路が設けられていない。これらの回路が無くても、シートＳ１を差圧成形することが可能である。
【００６８】
図２１は、図２０に示す差圧成形装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。本変形例の制御盤８０は、まず、搬送用モーター２４ａでシートＳ１を差圧成形位置Ｌ２へ搬送させ（タイミングt1〜t2）、下負圧供給エア回路１６１で凹部３２内に負圧を供給するとともに閉空間形成体３０を固定した下側のテーブル３８を所定の近接位置まで上昇させてシートＳ１の一面Ｓ１ａと凹部３２とで囲まれた成形前空間を形成させる（タイミングt3〜t5）。これにより、閉空間形成体３０を近付けることによるシートＳ１の膨らみが抑制される。
また、制御盤８０は、成形型４０を固定した上側のテーブル４８を所定の近接位置まで下降させ（タイミングt4〜t6）、凹部３２内に圧空を供給してシートＳ１を成形面４２ａに密接させる（タイミングt7〜t8）。さらに、制御盤８０は、上開放エア回路６３を開放状態として成形後空間ＳＰ２を大気に開放させ（タイミングt8〜t9）、離型エア供給回路７１で成形型４０から離型エアの供給を開始させ（タイミングt9）、下側のテーブル３８を所定の離間位置まで下降させる（タイミングt10〜t11）。そして、制御盤８０は、上側のテーブル４８を所定の離間位置まで上昇させ（タイミングt11〜t1）、離型エアの供給を停止させる。
【００６９】
本変形例でも、閉空間形成体３０を近付けることによるシートＳ１の膨らみが減るので、差圧供給時のシート余りが少なくなり、閉空間形成体３０の移動速度を上げることができ、差圧成形のサイクルタイムを短縮することができる。
【００７０】
また、図２２，２３に示すように、成形型駆動装置４９が無く成形型４０，４０Ａが移動しなくても、シートＳ１を差圧成形することが可能である。本変形例の差圧成形装置は、図２２（ａ）に示すようにシートＳ１を差圧成形位置Ｌ２へ搬送し（タイミングt1〜t2）、図２２（ａ），（ｂ）に示すように凹部３２内に負圧を供給するとともに閉空間形成体３０を固定した下側のテーブルを成形型４０Ａに近接させてシートＳ１の一面と凹部３２とで囲まれた成形前空間を形成させる（タイミングt3〜t5）。これにより、閉空間形成体３０を近付けることによるシートＳ１の膨らみが抑制された状態で、シートＳ１が閉空間形成体３０と成形型４０Ａとで挟まれる。
また、差圧成形装置は、図２２（ｂ），（ｃ）に示すように凹部３２内に圧空ＰＡ１を供給してシートＳ１を成形面４２ａに密接させ（タイミングt7〜t8）、成形後空間を大気に開放させる（タイミングt8〜t9）。そして、差圧成形装置は、図２２（ｃ），（ｄ）に示すように成形型４０Ａから離型エアＲＡ１を供給するとともに下側のテーブルを所定の離間位置まで下降させる（タイミングt9〜t1）。
【００７１】
本変形例でも、閉空間形成体３０を近付けることによるシートＳ１の膨らみが減るので、差圧供給時のシート余りが少なくなり、閉空間形成体３０の移動速度を上げることができ、差圧成形のサイクルタイムを短縮することができる。
むろん、閉空間形成体３０をシートＳ１の上側に配置し成形型４０ＡをシートＳ１の下側に配置しても同様にしてシートＳ１を差圧成形することができる。
【００７２】
むろん、差圧成形装置に検出手段６６や負圧調整手段６１ａ，６１ｂが設けられていなくても、上述した基本的な作用、効果が得られる。
【００７３】
また、成形可能なシートをシート保持部で保持するシート保持手段と、該シート保持部で保持されたシートの一面に対向した凹部を有する閉空間形成体と、前記シート保持部で保持されたシートの他面側に配置され、前記凹部に対向した成形型と、を用い、前記凹部内に負圧を作用させながら前記閉空間形成体を前記シートの方へ移動させて前記シートの一面と前記凹部とで囲まれた成形前空間を形成し、該成形前空間の圧力よりも前記シートの他面側の圧力が低くなる差圧を設けて前記シートを前記成形型に密接させて成形する基本構成のみでも、成形のサイクルタイムを短縮する効果が得られる。
すなわち、独立請求項に係る構成要件のみからなる差圧成形装置及び差圧成形シート製造方法でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
【００７４】
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、差圧成形のサイクルタイムを短縮することが可能な技術を提供することができる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能であり、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能である。従って、本発明は、上述した実施形態や変形例に限られず、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成等も含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１，１Ａ…差圧成形品製造システム、２…差圧成形装置、
３…成形部、４…シート供給装置、
１０…シート加熱装置、１１…ヒーター、
２０…シート保持手段、２１…シート保持部、
３０…閉空間形成体、３２…凹部、３２ａ…開口、
３３…凹部の周囲、３３ａ…挟持面、
３４，３５…エア経路、
３８…テーブル、
３９…閉空間形成体駆動装置、
４０，４０Ａ…成形型、４２…凸部、４２ａ…成形面、
４４…エア経路、４４ａ…孔、
４８…テーブル、
４９…成形型駆動装置、
６０…差圧成形手段、
６１…上負圧供給エア回路、
６１ａ…圧力調整手段（負圧調整手段）、６１ｂ…負圧流量調整手段（負圧調整手段）、
６２…上圧空供給エア回路、６３…上開放エア回路、
６４…下負圧供給エア回路、６５…下開放エア回路、
６６…検出手段、６６ａ…上限検出センサー、６６ｂ…下限検出センサー、
７０…離型手段、７１…離型エア供給回路、
８０…制御盤、
Ｄ１…搬送方向、Ｄ２…幅方向、
Ｌ１…シート供給位置、Ｌ２…差圧成形位置、
Ｌ１１，Ｌ１２…離間位置、Ｌ１３，Ｌ１４…近接位置、
ＬＵ１…上限位置、ＬＤ１…下限位置、
ＰＡ１…圧空、ＲＡ１…離型エア、
Ｓ１…シート、Ｓ１ａ…シートの一面、Ｓ１ｂ…シートの他面、Ｓ１ｃ…縁部、
Ｓ２…成形シート、Ｓ２ａ…成形シートの一面、Ｓ２ｂ…成形シートの他面、
Ｓ３…製品、Ｓ４…スクラップシート、
ＳＰ１…成形前空間、ＳＰ２…成形後空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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